JPS62174536A - 圧力波過給機付エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、圧力波過給機付エンジンに関し、特に圧力波
過給機を迂回して排気ガスを排出する排気のウェスト手
段をもつものに関する。

（従来技術） 従来、圧力波過給機の排気ウェスト手段として、排気ケ
ーシングの端壁にフラップ弁を設けたものが知られてい
る（例えば、特開昭６０−１３９２１号公報参照）。

ところで、上記圧力波過給機において、エンジンの始動
時はロータの回転数及び排気ガス温度が低く、上記過給
機は通常の過給機能を発揮できないが、この場合、排気
ガスを過給機に導入しているとロータを介して排気ガス
が吸気側へ吹き抜け、特に、極低温始動時はクランキン
グ時間が長いことから、排気ガスの吹抜けが多くなり、
エンジンの始動不良を招く。また、エンジンの低負荷運
転域において、過給機で十分な過給圧を得ることができ
ない運転状態のときは、高いエンジン出ノＪは不要で燃
費を重視した運転をすることが望ましいが、排気ガスが
過給機に流入している場合、背圧が高くなって燃費のう
えでは好ましくない。さらに、エンジンの高速高負荷運
転域では、過給機による新気の断熱圧縮で過給気温度が
高くなり、ロータないしはその軸受部の耐久性が問題と
なってくる。

かかる問題はいずれもウェスト手段にて排気ガスを過給
機下流へバイパスさせることで対策が可能であり、例え
ば、エンジンの低温始動時の始動性を改善するために、
ウェスト手段をスタータのオン信号と水温信号で判断し
て開作動させたり、低負荷時の背圧上昇による燃費の悪
化を防ぐために、過給機上流の排気ガス圧力あるいは過
給気圧力の信号で開作動させたり、過給気温度の上昇に
よる圧力波過給機のロータないしはその軸受部の劣化を
防ぐために過給気温度信号によってＩ７Ｈ作動させたり
することが考えられる。しかし、上記エンジンの始動時
、低負荷運転域、高速高負荷運転域の３つの問題を解消
するには、温度や圧力などを検出する複数のセンサと、
それらを判断するコントローラが必要となり、複雑な制
御システムを必要とする。

（発明の目的） 本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、上記複数の
問題点を簡単な制御システムで対策し、圧力波過給機付
エンジンの実用域を拡大すると共に、始動性及び燃費等
の性能の改善を図ることを目的とする。

（発明の構成） 本発明の上記目的を達成するための手段は、圧力波過給
機を備えたエンジンにおいて、この過給機下流の過給気
温度を検出する手段と、排気ガスを過給機のロータセル
に導入することなく排出せしめるウェスト手段と、過給
気温度検出手段によって検出された過給気温度が第１設
定値以下および該第１設定値より大きな第２設定値以上
で排気ガスを排出させる側にウェスト手段を強制的に作
動させる制御手段とを設けたことを特徴とする圧力波過
給機付エンジンである。

この場合、上記過給気温度は、エンジンの始動時には常
温またはそれ以下であり、また、低負荷運転域の過給気
圧力と略比例した関係にある。従って、この過給気温度
が低負荷運転域での上限値、すなわち第１，１９定値以
下にあるときにウェスト手段を作動させて排気ガスを圧
力波過給機下流へバイパスさせることがエンジンの始動
性および低負荷運転域の燃費についての対策となる。一
方、エンジンの高回転高負荷運転域において、圧力波過
給機が過熱状態になるか否かは、過給気温度で直接判断
することができるため、この過給気温度が第２設定値以
上になった際にウェスト手段を作動させることが過給機
の過熱対策となる。

因に、過給機下流の過給気圧力は、エンジン始動性およ
び低負荷運転域の燃費の対策のための運転状態の検出に
利用できるが、過給機が高温になる前にウェスト手段で
過給気圧力を一定に制御するのが望ましいから、この過
給気圧力は高回転高負荷運転域でｉａ給機が過熱状態に
なるか否かを判断するためには利用できない。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に沿って詳細に説明する。

第１図および第２図に示すように、本実施例の圧力波過
給機付エンジンＩは、自動車用４気筒エンジンであり、
各気筒からの排気マニホールド２の集合部に相当するサ
ージタンク３上に圧力波過給機１０を配置固定しており
、かつそのロータ１１をクランク軸付プーリ４からの駆
動力によって回転駆動している。即ち、クランク軸付プ
ーリ４によって回転駆動される発電機５の回転軸５ａに
止着されたプーリ５ｂによって、ロータ１１の駆動軸１
２に止着されたプーリ１２ａをテンションプーリ１２ｂ
によって張設された駆動ベルト１２Ｃを介して回転駆動
する。

圧力波過給機１０は、エンジンのサージタンク３上にテ
ンションボルト３ａによって固定されたガスケーシング
１３と、該ガスケーシング１３のブーり側に継手１３ａ
、１４ａを介して連結固定されたロータケーシング１４
と、該ロータケーシング１４のプーリ側に継手１４ｂを
介してボルトによって連結固定されたエアーケーシング
１５とを備え、上記ロータ１１は上記ロータケーシング
１４内において回動自在に支持され、上記駆動軸１２は
エアーケーシング１５に貫通状態で軸受により支持され
ている。

ガスケーシング１３には、継手１３　ｂ、　　１６　ａ
を介して排気排出導管１６が連結されており、ガスケー
シング１３の内部にサージタンク３に連通した排気導入
孔１３ｃと排気排出導管１６に連通した排気排出孔］、
　３　ｄとを有している。

エアーケーシング１５は、吸気導管１７に連通した吸気
導入孔１５ｃと、インタークーラ２５を経由してエンジ
ンの給気マニホールド７に至る過給気導管１８に連通し
た吸気吐出孔１５ｄとを内部に形成している。

ロータ１１は、上記両ケーシング１３．１５と気体漏洩
量を最小限度少なく抑えるため極く小さな間隙を介して
ロータケーシング１４内に駆動軸１２によって軸支され
ており、排気圧力と吸気との圧力交換を行う多数のセル
を有している。

サージタンク３には、圧力波過給機】０をバイパスして
排気をガスケーシング１３の下流側に排出する排気バイ
パス管２１と、該バイパス管２１の排気流入部にウェス
ト手段を成すウェストゲート弁２２が設けられている。

ウェストゲート弁２２は、作動程２２ａを介して作動ボ
ックス２３に連結されている。作動ボックス２３は、大
気に連通した下部室２３ａと給気マニホールド７に連絡
管２４を介し、連通した上部室２３ｂとを作動板２２ｃ
とともに仕切る可撓性膜２３ｄと、作動板２２ｃを上部
室２３ｂ側に付勢するスプリング２３ｅと、作動板２２
ｃに対して離接自在にサーボモータ２６の回動によって
進退駆動されるサーボ作動桿２２ｄとを有し１作動板２
２ｃにウェストゲート弁２２の作動桿２２ａが連絡され
ている。

過給気導管１８は、インタークーラ２５の下流側に閉方
向に付勢され所定値以上の過給気圧で押し開かれてソレ
ノイド２７で保持されるスターティングバルブ１８ａを
有し、かつエアーケーシング１５とインタークーラ２５
の間に熱電対を利用した過給気温度検出器１９を配設し
ている。また過給気導管１８は、スターティングバルブ
１８ａの下流側において、上記吸気導管１７から分岐し
た吸気バイパス管２０に連通している。該吸気バイパス
管には、吸気負圧によって開弁じ過給気圧力が所定値以
上となってスターティングバルブ１８ａが開くと過給気
圧力を過給気導管１８側より受けて閉弁する冷始動用弁
（逆止弁）２０ａが設けられている。

上記サーボモータ２６および過給気温度検出器１９は、
キースイッチ２８のＯＮ信号によって作動する制御手段
（コントロールユニット）２９に導線を介して電気的に
連結されている。この場合、制御手段２９は、過給気温
度検出器１９からの検出信号を受け、過給気温度が予め
求められた第１設定値Ｔａ以下および第２設定値Ｔｂ以
上のとき、サーボモータ２６を駆動してウェストゲート
弁２２を強制的に開作動せしめるようになされている。

この第１設定値Ｔａは、第３図に示すようにエンジンの
始動特性上かつ低負荷運転域での燃費上。

圧力波過給機１０への排気ガスの導入をカットすべき領
域Ａに対応して決定され、第２設定値Ｔｂは圧力波過給
機１０の耐久性上間層のある領域Ｂに対応して決定され
ている。

すなわち、上記圧力波過給機付エンジン１において、極
低温時エンジン１を始動すると、クランキング中回転数
および排気温度が低いため圧力波過給機１０は充分機能
できない。従って、エンジンは、クランキング中の吸気
負圧によって冷始動用弁２０ａを開き吸引抵抗の小さな
吸気バイパス管２０を経て大気を吸引することができる
。このとき、スターティングバルブ１８ａは、閉位置に
あり、かつ検出器１９によって検出された過給気温度が
低いため第４図に示すウェストゲート弁用サーボモータ
２６の駆動特性に従って制御手段２９はサーボモータ２
６に正転回動指令信号を送りウェストゲート弁２２を全
開にし、圧力波過給機１０のガスケーシング１３をバイ
パスさせ、排気ガスが圧力波過給機１０を通って吸気系
に流入し始動性を悪化させるのを防ぐ６ また、エンジン低負荷運転域において、過給気温度が第
１設定温度Ｔａ以下のとき、すなわち、排気ガスを圧力
波過給機１０に導入しても過給気圧力が十分でなくスタ
ーティングバルブ１８ａが閉状態にある運転状態のとき
は、上記低温始動時と同じ状態が維持される。従って、
排気ガスが圧力波過給機１０を介し吸気系へ吹抜けてス
ターティングバルブ１８ａの上流側に滞留するのが抑え
られ、その後にスターティングバルブ１８ａが開いても
一時的に多量の排気ガスがエンジン本体に流入すること
は防止される。そして、圧力波過給機の介在によるエン
ジンの背圧上昇（ボンピングロス）およびそれに伴う燃
費の悪化も防止される。

次に、過給気温度が第１設定温度Ｔａを越え第２設定温
度Ｔｂ、すなわち、圧力波過給機１０がその作動により
高温となって駆動軸１２の軸受の機能に熱影響を及ぼし
始める温度よりも若干低い温度になるまでは、制御手段
２９からの信号によるサーボモータ２６の逆転によって
ウェストゲート弁２２の強制全開が解除される。従って
、圧力波過給機ｉｏは効率的かつ安定的に作動して過給
状態の給気を過給気導管１８よりインタークーラ２５を
経て冷却して給気マニホールド７側に供給する。スター
ティングバルブ１８ａは正圧の過給気圧力によって押し
開かれて過給気を導通し、一方冷始動用弁２０ａは閉じ
られて吸気バイパス管２０を遮断する。この場合、過給
気圧力が所定値に達するとスプリング２３ｅに抗して比
例的にウェストゲート弁２２を開放し過給気圧が所定値
以上に上昇するのを防ぐようになっている。

次に、エンジン高回転高負荷運転域において、過給気温
度が第２設定値Ｔｂ以上に達すると、再度サーボモータ
２６が正転して強制的にウェストゲート弁２２を開放し
、排気ガスをウェストして過給気温度を下げ、エアーケ
ーシング１５内に装着されているロータ駆動軸用軸受お
よびその潤滑油の熱劣化を防ぐ。

（発明の効果） 従って、本発明によれば、従来側々のパラメータによっ
て制御が考えられていた低温始動時の圧力波過給機の使
用条件の判断（通常水温信号で判断）、低負荷時の燃費
対策上圧力波過給機の使用条件の判断（通常過給気圧ま
たは排気圧（背圧）信号で判断）および圧力波過給機の
耐久限界上の使用条件の判断を過給気温度検出手段１つ
で適確に行い得、低温始動時および低負荷運転時の内部
排気循環増大による始動性の悪化および背圧上昇による
燃費の悪化の防止、並びに高速高負荷時の圧ノブ波過給
機の軸受および潤滑油の熱劣化の防止を簡単な制御系で
行なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の圧力波過給機付エンジンの一実施例を
示す正面図、第２図は同実施例の制御系統図、第３図は
同実施例のエンジンの過給気温度をパラメータにしたエ
ンジン速度と負荷の関係を示すグラフ、第４図は同実施
例のエンジンの過給気温度に対するウェストゲート弁用
サーボモータの駆動特性を示すグラフである。 ｌ・・・・・圧力波過給機付エンジン、２・・・・・排
気マニホールド、３・・・・・集合部、１ｏ・・・・・
・圧力波過給機、１１・・・・・・ロータ、１３ｃ・・
・・・排気導入孔、１３ｄ・・・・・・排気排出孔、１
５Ｃ・・・・・吸気導入孔、１５ｄ・・・・・・吸気吐
出孔、１８・・・・・過給気導管、１９・・・・・・過
給気温度検出手段、２２・・・・・・ウェストゲート弁
（ウェスト手段）、２９・・・・・・制御手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）多数のセルを有するロータの回転により、ロータ
   の一側に設けた吸気導入孔と吸気吐出孔、並びにロータ
   の他側に設けた排気導入孔および排気排出孔を開閉する
   圧力波過給機を備えたエンジンにおいて、過給機下流の
   過給気温度を検出する手段と、排気ガスをロータのセル
   に導入することなく排出せしめるウエスト手段と、検出
   された上記過給気温度が第１設定値以下および該第１設
   定値よりも高い第２設定値以上で排気ガスを排出させる
   側にウエスト手段を強制的に作動させる制御手段とを設
   けたことを特徴とする圧力波過給機付エンジン。